RS-485的多機(jī)通信方案探究

引言
在嵌入式系統(tǒng)中，多個(gè)孤立節(jié)點(diǎn)之間的通信越來越重要，尤其是物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來，多節(jié)點(diǎn)間通信已經(jīng)成為必不可少的功能。由此出現(xiàn)了許多通信手段，如RS-232、RS-485、CAN總線、ZigBee等，綜合考慮性能和成本，RS-485通信無疑是性價(jià)比最高的通信方式。因此探究高效、實(shí)用的多機(jī)通信方案具有重大的意義。

1 系統(tǒng)框圖
RS-485多機(jī)通信結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。若干個(gè)RS-485節(jié)點(diǎn)通過總線連接，由網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)輪詢訪問索要數(shù)據(jù)，每個(gè)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)可以動(dòng)態(tài)地配置IP地址，以便上位機(jī)可以通過以太網(wǎng)控制網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，從而獲得每個(gè)RS-485終端節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。圖1中C節(jié)點(diǎn)為控制節(jié)點(diǎn)，具有RS-485通信功能，T節(jié)點(diǎn)為網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，除了RS-485功能外，還具有以太網(wǎng)功能，其作用就是將C節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)功能傳送給上位機(jī)。

2 硬件設(shè)計(jì)
本文采用新唐科技公司的Cortex-M054探究RS-485多機(jī)通信協(xié)議。Cortex-M054有兩個(gè)UART，均可以配置成RS-485模式，此時(shí)Cortex-M054通過RTSX引腳自動(dòng)控制RS-485通信方向。
RS-485通過差分傳輸，A和B兩根信號(hào)線鉸鏈在一起來抵消各自的干擾。當(dāng)A、B信號(hào)的電壓差大于200mV時(shí)，視為邏輯1；當(dāng)B、A信號(hào)的電壓差大于200 mV時(shí)，視為邏輯0。
RS-485硬件原理圖如圖2所示。整套R(shí)S-485電路獨(dú)立供電，通過光電耦合器TLP781B+，與系統(tǒng)其他部件分開，以此來隔離干擾。和CAN總線相同，在機(jī)群的兩端(第一個(gè)節(jié)點(diǎn)和最后一個(gè)節(jié)點(diǎn))，必須加上匹配電阻，吸收反射信號(hào)，大小為75 Ω左右。中間節(jié)點(diǎn)則不需要如此，因此留出了R1的位置，當(dāng)節(jié)點(diǎn)位于機(jī)群兩端的時(shí)候，則焊接上R1，這種方式大大地增強(qiáng)了電路的靈活性。

考慮電路的安全性，添加了TVS管，從而達(dá)到抗雷擊的效果。熱敏電阻相當(dāng)于自恢復(fù)的保險(xiǎn)絲，當(dāng)電流過大時(shí)，它的阻值會(huì)變大，起到保護(hù)電路的作用。